JP2007329376A

JP2007329376A - リフロー炉

Info

Publication number: JP2007329376A
Application number: JP2006160591A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Asai; 稔之浅井; Motohiro Yamane; 基宏山根; Takayuki Matsuoka; 孝幸松岡; Atsushi Tanaka; 厚田中
Original assignee: Tamura Furukawa Machinery Corp
Current assignee: Tamura Furukawa Machinery Corp
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: US20070284408A1; CN101085487A; JP4721352B2; TW200808482A

Abstract

【課題】雰囲気ガス中のフラックス成分を効率よく燃焼させ、特別な冷却手段を用いず加熱室の温度制御が可能で、加熱室の加熱量を低減することができるリフロー炉を提供する。
【解決手段】電子部品を搭載した回路基板を搬送する搬送手段と、搬送が内部で行われ雰囲気ガスを介して回路基板が加熱されて半田付けを行う加熱室と、半田付け中に気化したフラックス成分を含む雰囲気ガスの一部を取り出す手段と、取り出した雰囲気ガスを所望の温度まで加熱する手段と、加熱した雰囲気ガスに含まれるフラックス成分を燃焼させる酸化触媒６４と、燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度を制御する手段７２と、燃焼処理後の酸素濃度が制御された高温ガスを加熱室に戻す手段とを有する雰囲気浄化装置６０とを備えたリフロー炉。
【選択図】図３

Description

この発明は、電子部品を搭載した回路基板を半田付けするためのリフロー炉に関し、特に、半田付け中に気化し雰囲気ガス中に混在するフラックス成分を効率的に燃焼処理する雰囲気浄化装置を備えたリフロー炉に関する。

種々の電子部品は、SMD(Surface Mounted Device)と呼ばれるものであり、回路基板の表面に直接搭載して半田付けされる。この半田付けは、半田付けペーストを用いて行う。半田付けペーストは、クリーム状のフラックスと粉末半田とをペースト状にしたもので、印刷あるいはディスペンサー等により回路基板の半田付け部に塗布し、その上に電子部品を搭載させてからリフロー炉で加熱溶融させることにより、回路基板と電子部品を半田付けする。

半田付けペーストのフラックスは、半田付けされる金属表面の酸化膜を除去し、半田付け中に加熱で再酸化するのを防止し、半田の表面張力を小さくして濡れを良くする塗布材の働きをし、松脂、チキソ剤、活性剤等の固形成分を溶剤で溶解させてあるため、リフロー炉で半田付けペーストを加熱溶融させた時にこれらが気化し蒸気となる。この気化したフラックス成分は、リフロー炉の温度の低いところ（約１１０℃以下）に接触して、液化し、回路基板上に付着し半田付け不良を起こしたり、リフロー炉の可動部分に付着して動きが妨げられたりするものであった。

回路基板上に付着したフラックス成分が半田付け不良を起こさないように、不活性ガスを用いた雰囲気中で加熱を行うとともに、この雰囲気中に混在するフラックス成分を冷却し液化して回収しようとする回収装置が提案されている。

上述した従来の回収装置を、図１３に示す。リフロー炉１０１の加熱室１０３の中を搬送手段１０５により（図の紙面と直角方向へ）搬送される回路基板１０７には電子部品が搭載されている。搬送手段１０５の上方に設けられているファンモータ１０９により回転するファン１１１により雰囲気ガス１１３が、ヒーター１１５の間を通過して、搬送される回路基板１０７へ吹き付けられ加熱がなされ、循環する。

この雰囲気ガス１１３の循環路をバイパスしてバイパス路１１７が設けられ、バイパス路１１７の内部に、外部熱交換器であるヒートシンク１１９が設けられる。バイパス路１１７を導かれてきた雰囲気ガス１１３は、外気との間で熱交換を行い冷却され、雰囲気ガス１１３中のフラックス成分が液化される。ヒートシンク１１９の表面で液化したフラックスは、ヒートシンク１１９の下方に配置されるタンク１２１へ重力により滴下し溜められる。フラックスが液化し除去された雰囲気ガス１２３は、加熱室１０３に戻される。

なお、雰囲気ガスは別に設けられるファンによって吸引されてバイパス路１１７へ導かれることもある。

更に、半田付け装置本体内の半田付け雰囲気中のフラックスガスを酸化触媒によって酸化処理する半田付け雰囲気浄化装置が提案されている。

特開昭６２−２３１２０３号公報特許第３５１１３９６号公報

上述したフラックスを液化して除去する従来の技術においては、加熱室に戻された雰囲気ガス１２３は、既にヒートシンク１１９で冷却されているので、除去できずに雰囲気ガス中に残っているフラックス成分が、リフロー炉１０１の温度の低い壁面などで液化し付着しやすいものであった。

更に、循環する雰囲気ガス１１３が、ヒートシンク１１９で冷却されるので、必要な温度まで再び加熱する必要があった。このためヒータ１１５の消費電力を大きくし、省エネに逆行するものであった。

フラックスガスを酸化処理する従来の技術においては、可燃材料を使用して雰囲気ガスを加熱して積極的にフラックスを酸化分解するので、処理後のガスの温度は一層高温になっており、高温ガスを冷却する等の他の付加的な処理が必要であり、エネルギーロスが大きいという問題がある。
この発明は、上述した従来の技術の問題点を解決するためになされたもので、雰囲気ガス中のフラックス成分を効率よく燃焼させ、特別な冷却手段を用いない場合でも加熱室の温度制御が可能で、加熱室の加熱量を低減することができるリフロー炉を提供することを目的とする。

発明者は上述した問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、酸化触媒を備えた浄化装置を有するリフロー炉において、燃焼処理後に浄化装置から炉内へ戻る雰囲気の酸素濃度を制御することによって、炉内酸素濃度を安定させることができることが判明した。
即ち、リフロー炉の雰囲気浄化装置において、半田付け中に気化したフラックス成分を含む雰囲気ガスの一部を取り出し、取り出した雰囲気ガスを所望の温度まで加熱し、加熱した雰囲気ガスに含まれるフラックス成分を酸化触媒で燃焼させ、次いで、燃焼によって消費された燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度を制御し、このように酸素濃度が制御された高温ガスを加熱室に戻すと、燃焼で消費された酸素が炉内の酸素濃度と同一になるように制御されて、高温ガスの冷却手段を必要とせず、効果的に加熱室の温度を制御することができることが判明した。

この発明は上述した研究結果に基づいてなされたものである。

この発明のリフロー炉の第１の態様は、電子部品を搭載した回路基板を搬送する搬送手段と、搬送が内部で行われ雰囲気ガスを介して前記回路基板が加熱されて半田付けを行う加熱室と、前記半田付け中に気化したフラックス成分を含む前記雰囲気ガスの一部を取り出す手段と、取り出した雰囲気ガスを所望の温度まで加熱する手段と、加熱した雰囲気ガスに含まれるフラックス成分を燃焼させる酸化触媒と、燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度を制御する手段と、燃焼処理後の酸素濃度が制御された高温ガスを前記加熱室に戻す手段とを有する雰囲気浄化装置とを備えたリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第２の態様は、前記雰囲気浄化装置における前記燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度を制御する手段は、酸素供給手段、酸素消費量検知手段、および、加熱室内の酸素濃度と検知された酸素消費量から酸素供給量を求める手段を備え、求められた酸素供給量に従って酸素を供給して、前記燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度が加熱室内の酸素濃度と同一になるように制御するリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第３の態様は、前記加熱室内の酸素濃度を測定する手段を更に備えており、前記酸素供給量を求める手段は、前記加熱室内の酸素濃度設定値と酸素濃度測定値の差分と前記検知された酸素消費量から酸素供給量を求めるリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第４の態様は、前記酸素供給量を求める手段は、加熱室内の酸素濃度設定値と前記酸素消費量検知手段によって測定された酸素濃度測定値との差分から酸素供給量を求めるリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第５の態様は、前記酸素供給量を求める手段は、加熱室内の二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度測定値と前記酸素消費量検知手段によって測定された二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度測定値との差分から酸素供給量を求めるリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第６の態様は、前記酸素供給量を求める手段は、加熱室内の酸素濃度設定値と、前記酸素消費量検知手段によって測定された前記酸化触媒通過前後の雰囲気温度差分によって求められた酸素濃度との差分から酸素供給量を求めるリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第７の態様は、前記雰囲気浄化装置が、前記雰囲気ガスの一部を取り出す取出口と、前記高温ガスを戻す戻口とを備え、前記取出口から前記戻口へと循環する循環経路を備えているリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第８の態様は、前記酸素供給手段および前記酸素消費量検知手段が前記循環経路の前記戻口近傍に設けられ、前記酸素供給手段の酸素供給路が酸素消費量検知手段の上流側に設置されているリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第９の態様は、前記酸素供給手段が前記循環経路の前記取出口近傍に設けられ、前記酸素消費量検知手段が前記循環経路の前記戻口近傍に設けられているリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第１０の態様は、前記酸素供給手段が前記循環経路の前記取出口近傍に設けられているリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第１１の態様は、前記取出口および前記戻口が複数の加熱ゾーンの少なくとも１つに設けられているリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第１２の態様は、前記雰囲気浄化装置が、前記搬送手段を内部に備えた加熱室からなるリフロー炉本体に外付けされているリフロー炉である。

この発明のリフロー炉の第１３の態様は、前記雰囲気ガスの一部を取り出す手段が、取り出す前記雰囲気ガスの流量制御手段を備えているリフロー炉である。

この発明によると、雰囲気浄化装置において酸化触媒によって燃焼処理されて酸素が消費された雰囲気の酸素濃度が雰囲気浄化装置から炉内に戻るときに制御されるので、炉内の酸素濃度を乱すことなくリフロー炉の運転をすることができる。更に、取り出した雰囲気のみで酸素濃度が制御されるので、制御性が優れている。更に、炉内の酸素濃度設定値と測定値との差分をとれば、取り出した雰囲気の酸素濃度の制御によって、炉内の酸素濃度を積極的に制御することができる。
従って、雰囲気ガス中のフラックス成分を効率よく燃焼させ、特別な冷却手段を用いない場合でも加熱室の温度制御が可能で、加熱室の加熱量を低減することができるリフロー炉を提供することができる。
更に、酸素濃度計の設置位置が触媒下流であればフラックス濃度が低減するので、炉体に直接接続することができ、時間遅れが短くなる。また、酸素濃度計が故障し難い。

この発明のリフロー炉を図面を参照して説明する。

この発明のリフロー炉の１つの態様は、電子部品を搭載した回路基板を搬送する搬送手段と、搬送が内部で行われ雰囲気ガスを介して前記回路基板が加熱されて半田付けを行う加熱室と、前記半田付け中に気化したフラックス成分を含む前記雰囲気ガスの一部を取り出す手段と、取り出した雰囲気ガスを所望の温度まで加熱する手段と、加熱した雰囲気ガスに含まれるフラックス成分を燃焼させる酸化触媒と、燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度を制御する手段と、燃焼処理後の酸素濃度が制御された高温ガスを前記加熱室に戻す手段とを有する雰囲気浄化装置とを備えたリフロー炉である。

上述した雰囲気浄化装置が、搬送手段を内部に備えた加熱室からなるリフロー炉本体に外付けされている。更に、上述した雰囲気ガスの一部を取り出す手段が、取り出す雰囲気ガスの流量制御手段を備えていてもよい。

先ず、この発明のリフロー炉の全体について説明する。リフロー炉１は、図１の全体図および図２の横断面図に示すように、水平方向に長い全体形状をしており、回路基板３は図中左の入口搬送部５から搬入され、図中右の出口搬送部７から搬出される。長手方向中央が、回路基板３を加熱する加熱室９で、長手方向後端が、加熱された回路基板３を冷却する冷却室１１である。

回路基板３を水平方向に搬送する搬送手段であるチェーンコンベア１３を囲むように、長い加熱室１５が水平方向に形成される。加熱室１５は、開閉可能な上構造体１７と下部構造体１９との間に構成される。

下部構造体１９は、下面に、伸縮可能な脚部２１や移動用の車輪２３が設けられ、上面の中央に加熱室を形成する凹部２５を有する。また、上部構造体１７を開閉するためのシリンダ２７の一端が取り付けられている。

上部構造体１７は、下部構造体１９の凹部２５を覆う蓋のように開閉可能となるように、搬送方向に平行に設けられる回動軸２９回りに回動可能に、下部構造体に取り付けられ、回動のためのシリンダ２７の他端が取り付けられている。

加熱室１５の下部には、チェーンコンベア１３が搬送方向へ、左右一対が設けられ、それぞれガイドレール３１にガイドされて、駆動スプロケット機構３３により駆動される。回路基板３は左右端部を支持されながら搬送され、この支持を行うため左右のチェーンコンベア１３の内側には支持突起３５（図２（Ｂ））が形成される。

加熱室９（１５）の上部には、長手方向に沿って、複数の熱風ファンモータ３７が設けられ、それぞれターボファンもしくはシロッコファンなどのファン３９を回転させて、雰囲気ガス４１の循環を行う。

この発明の雰囲気浄化装置における燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度を制御する手段は、酸素供給手段、酸素消費量検知手段、および、加熱室内の酸素濃度と検知された酸素消費量から酸素供給量を求める手段を備え、求められた酸素供給量に従って酸素を供給して、燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度が加熱室内の酸素濃度と同一になるように制御する。加熱室内の酸素濃度として、予め設定した酸素濃度または測定した酸素濃度を使用する。

酸素消費量検知手段として、酸素濃度計、二酸化炭素濃度計、触媒通過前後の温度計等がある。酸素供給手段として、酸素（空気）供給路がある。加熱室内の酸素濃度と検知された酸素消費量から酸素供給量を求める手段として、積分器、その他の制御器等がある。

図９は雰囲気浄化装置の酸素濃度と炉内酸素濃度の変化を示すグラフである。図９に示すように、雰囲気浄化装置において酸素濃度を制御しないまま炉内に雰囲気ガスを戻すと、炉内の酸素濃度が管理限界を超えて低下してしまう。

図３はこの発明の雰囲気浄化装置の１つの態様を説明する図である。図３に示すように、雰囲気浄化装置６０は、雰囲気ガスの一部を取り出す取出口６１と、高温ガスを戻す戻口６２とを備え、取出口６１から戻口６２へと循環する循環経路を備えている。循環経路の途中に触媒温度調整用のヒータ６５、酸化触媒６４、戻し口の手前に酸素（空気）を供給する空気供給路６９、酸素濃度を測定する酸素濃度計７０を備えている。更に、循環経路の往路復路を分離する隔壁６７を備えている。炉内には加熱室（炉）内の酸素濃度を測定する炉内酸素濃度計７１を備えている。なお、酸化触媒６４の上流側にフィルタを設けても良い。フィルタを設けることにより、触媒を劣化させる物質、例えばＳｉ化合物を除去することができ、触媒の長寿命化を実現することができる。

取出口から取り出された雰囲気ガスの一部が触媒温度調整用の加熱手段（例えばヒータ）によって所望の温度に加熱されて、触媒温度が３００℃から４００℃である酸化触媒中を通過して、雰囲気ガス中に含まれるフラックス成分が酸化処理されて水（蒸気）と炭酸ガスに分解される。このように酸化処理されて高温になった高温ガスの酸素濃度を酸素濃度計７０によって測定する。一方で、炉内の酸素濃度を炉内酸素濃度計７１によって測定する。

通常、雰囲気浄化装置の雰囲気ガスは上述した燃焼によって酸素が消費され、測定された炉内酸素濃度との間に差が生じる。演算手段７２によって測定された炉内酸素濃度と雰囲気ガスの酸素濃度との間の差から酸素添加量を求め、雰囲気ガスの酸素濃度が炉内酸素濃度と同一になるように酸素（空気）供給路から酸素を供給して、炉内に戻す戻口６２を通過する高温ガスの酸素濃度を制御して、戻口６２から加熱室内へ戻す。

この態様においては、上述したように、酸素（空気）供給路が酸素濃度計の上流に設置されている。なお、雰囲気ガスの一部を取り出す手段が、取り出す雰囲気ガスの流量制御手段を備えていてもよい。

図４はこの発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図４に示す態様は、図３に示した態様と同様に、雰囲気浄化装置６０は、雰囲気ガスの一部を取り出す取出口６１と、高温ガスを戻す戻口６２とを備え、取出口６１から戻口６２へと循環する循環経路を備えている。図４に示す態様においては、循環経路の途中に触媒温度調整用のヒータ６５、酸化触媒６４、循環経路の往路復路を分離する隔壁６７、取出口６１近傍に酸素（空気）を供給する空気供給路６９、戻口６２の手前に酸素濃度を測定する酸素濃度計７０を備えている。なお、酸化触媒６４の上流側にフィルタ８０を設けても良い。フィルタを設けることにより、触媒を劣化させる物質、例えばＳｉ化合物を除去することができ、触媒の長寿命化を実現することができる。

取出し口から取り出された雰囲気ガスの一部に、酸素（空気）供給路６９から酸素（空気）が供給され、触媒温度調整用の加熱手段（例えばヒータ）６５によって所望の温度に加熱されて、触媒温度が３００℃から４００℃である酸化触媒中を通過して、雰囲気ガス中に含まれるフラックス成分が酸化処理されて水（蒸気）と炭酸ガスに分解される。図４に示す態様においては、雰囲気ガスに酸素が供給されるので、触媒通過雰囲気が酸素リッチになりフラックス処理効果が向上する。この態様においても、触媒通過によって酸化処理されて高温になった高温ガスの酸素濃度を酸素濃度計７０によって測定する。炉内の設定酸素濃度との間の差によって、炉内の設定酸素濃度と測定酸素濃度が同一になるように空気供給路から供給される空気流量が制御される。

図５は、この発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図５に示す態様においても、図４に示す態様と同様に、雰囲気浄化装置６０は、雰囲気ガスの一部を取り出す取出口６１と、高温ガスを戻す戻口６２とを備え、取出口６１から戻口６２へと循環する循環経路を備えている。循環経路の途中の取出口６１近傍に酸素（空気）を供給する空気供給路６９、触媒温度調整用のヒータ６５、酸化触媒６４、触媒流入前の雰囲気ガスの温度を測定する温度計６６、触媒通過後の雰囲気ガスの温度を測定する温度計６８、循環経路の往路復路を分離する隔壁６７を備えている。なお、酸化触媒６４の上流側にフィルタを設けても良い。フィルタを設けることにより、触媒を劣化させる物質、例えばＳｉ化合物を除去することができ、触媒の長寿命化を実現することができる。

図５に示す態様においては、触媒流入前および触媒通過後の雰囲気ガスの温度をそれぞれ測定し、両者の温度の差分から酸素消費量を計算し、それに見合う酸素量を酸素供給路から供給して、炉内に戻す戻口６２を通過する高温ガスの酸素濃度を制御して、戻口６２から加熱室内へ戻す。この態様によると、発熱量を酸素消費量と推定して、温度上昇量によって酸素供給量を制御する。温度計はレスポンスが早いので、遅滞なく制御ができる。

図８は、触媒通過前後の雰囲気ガス温度と酸素濃度との相関関係を示すグラフである。図８において、縦軸は温度［℃］、酸素濃度［ｐｐｍ］を示し、横軸は時間［ｓｅｃ］を示す。触媒通過前温度（３５０℃）に対して、触媒通過後の温度変化と、酸素濃度変化とは概ね対応した変化を示している。即ち、温度の上昇に対応して酸素濃度が低下し、温度の低下に対応して酸素濃度が上昇している。従って、触媒通過前後の雰囲気ガス温度と酸素濃度との間には良好な相関関係がある。

図６は、この発明の雰囲気浄化装置を加熱室の上部に外付けで備えた、リフロー炉の部分を示す図である。図６に示す雰囲気浄化装置６０は、図５に示したと実質的に同一の雰囲気浄化装置であり、１つのゾーンに雰囲気ガスの取出口６１および戻口６２を設置している。戻口から加熱室に雰囲気ガスが戻される。即ち、雰囲気浄化装置６０は、雰囲気ガスの一部を取り出す上述した取出口６１と、高温ガスを戻す戻口６２とを備え、取出口６１から戻口６２へと循環する循環経路を備えている。循環経路の途中に酸素（空気）を供給する空気供給路６９、触媒温度調整用のヒータ６５、酸化触媒６４、触媒流入前の雰囲気ガスの温度を測定する温度計６６、触媒通過後の雰囲気ガスの温度を測定する温度計６８、循環経路の往路復路を分離する隔壁６７を備えている。なお、酸化触媒６４の上流側にフィルタ８０を設けても良い。フィルタを設けることにより、触媒を劣化させる物質、例えばＳｉ化合物を除去することができ、触媒の長寿命化を実現することができる。

図６に示すように、雰囲気ガスの循環のために加熱室１５の上部は、下方へ開放した箱形の構造が、外装板４３と仕切り板４５によって二重構造になっている。この二重構造の仕切り板４５の外側にファン３９が設けられ、内側のヒーター４０で加熱された雰囲気ガス４１を中央の吸い込み窓４７から外側に吸い上げ、外側の外周４９から吹き付ける。吹き付けられた雰囲気ガス４１は、下方へ開放した箱形の開放面に張り渡されたメッシュ体５１に遮られ、メッシュの間を通って、回路基板３の上に均等に吹き付けられ加熱を行う。

図６に示すように、加熱室１５の上部を構成する上部構造体１７に、雰囲気浄化装置６０が取り付けられる。すなわち、加熱室上部の二重構造体の外側の一部が、雰囲気浄化装置６０へ雰囲気ガスの一部をとり出す取出口６１に連通する。雰囲気ガスの一部を取り出す取出口は、雰囲気ガスの流量を制御する制御装置を備えていてもよい。

上述した雰囲気浄化装置を複数ゾーンのそれぞれに設置してもよい。その際には、各ゾーンで独立して酸素濃度を制御することができる。また、高温の廃熱を利用することができる。

なお、酸素濃度の制御方法は図３および図４に示した態様を採用してもよい。

図７はこの発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図７に示す態様は、炉内の酸素濃度を積極的に制御するものである。特に、炉の定常状態における安定制御だけでなく、非定常状態になった場合にも能動的に酸素濃度を制御し定常化させる。即ち、図３に示す態様と同様に、雰囲気浄化装置６０は、雰囲気ガスの一部を取り出す取出口６１と、高温ガスを戻す戻口６２とを備え、取出口６１から戻口６２へと循環する循環経路を備えている。循環経路の途中に触媒温度調整用のヒータ６５、酸化触媒６４、循環経路の往路復路を分離する隔壁６７、戻し口の手前に酸素（空気）を供給する空気供給路６９、酸素濃度を測定する酸素濃度計７０を備えている。更に、炉内には加熱室（炉）内の酸素濃度を測定する炉内酸素濃度計７１を備えている。なお、既に説明した他の態様と同様に、酸化触媒６４の上流側にフィルタ８０を設けても良い。

取出口から取り出された雰囲気ガスの一部が触媒温度調整用の加熱手段（例えばヒータ）によって所望の温度に加熱されて、触媒温度が３００℃から４００℃である酸化触媒中を通過して、雰囲気ガス中に含まれるフラックス成分が酸化処理されて水（蒸気）と炭酸ガスに分解される。このように酸化処理されて高温になった高温ガスの酸素濃度を酸素濃度計７０によって測定する。一方で、炉内の酸素濃度を炉内酸素濃度計７１によって測定する。更に、炉内酸素濃度設定値と測定された炉内酸素濃度との差分を求める。

雰囲気浄化装置の雰囲気ガスは触媒による燃焼によって酸素が消費され、測定された炉内酸素濃度との間に差が生じる。一方で、炉内酸素濃度設定値と炉内酸素濃度測定値との間に差が生じる。演算手段７４によって炉内酸素濃度設定値と炉内酸素濃度測定値との間の差分を求める。更に、演算手段７３によって炉内酸素濃度測定値と雰囲気浄化装置内の酸素濃度測定値の間の差分を求める。演算手段７２によって、炉内酸素濃度設定値と炉内酸素濃度測定値との間の差分と炉内酸素濃度測定値と雰囲気浄化装置内の酸素濃度測定値の間の差分との間の差分から酸素添加量を求め、雰囲気ガスの酸素濃度が炉内酸素濃度設定値と同一になるように酸素（空気）供給路から酸素を供給して、炉内に戻す戻口６２を通過する高温ガスの酸素濃度を制御して、戻口６２から加熱室内へ戻す。

上述した炉内酸素濃度設定値と炉内酸素濃度測定値との間の差分と炉内酸素濃度測定値と雰囲気浄化装置内の酸素濃度測定値の間の差分の２つの差分を求めることによって、炉内が非定常状態になった場合にも能動的に酸素濃度を制御し定常化させることができる。

図１０から図１２は、それぞれこの発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図１０に示す態様は、酸素濃度計および空気供給路が共に雰囲気ガス戻口側に設置されている点、酸素濃度計が空気供給路の上流にある点を除いて、図４に示す態様と同じである。なお、既に説明した他の態様と同様に、酸化触媒６４の上流側にフィルタを設けても良い。図１１に示す態様は、酸素濃度を測定する代わりに二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度を測定する点、空気供給路が雰囲気ガス戻口側に設置されている点、空気供給路が二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度計の上流にある点を除いて、図４に示す態様と同じである。なお、既に説明した他の態様と同様に、酸化触媒６４の上流側にフィルタを設けても良い。図１２に示す態様は、空気供給路が雰囲気ガス戻口側に配置されている点を除いて図５に示す態様と同じである。なお、既に説明した他の態様と同様に、酸化触媒６４の上流側にフィルタを設けても良い。

この発明においては、炉内の雰囲気ガスを取り出し触媒燃焼効率の高い温度でフラックスを燃焼処理する。燃焼によって酸素が消費されるので、炉内酸素濃度と間に差が生じる。酸素濃度の差を制御するために、浄化装置に独立で制御可能な酸素（空気）供給手段を持たせて、炉内へ戻る雰囲気ガスの酸素濃度が炉内の酸素濃度と同一になるように制御する。即ち、雰囲気浄化装置において酸化触媒によって燃焼処理されて酸素が消費された雰囲気の酸素濃度が雰囲気浄化装置から炉内に戻るときに制御されるので、炉内の酸素濃度を乱すことなくリフロー炉の運転をすることができる。

この発明によると、雰囲気ガス中のフラックス成分を効率よく燃焼させ、特別な冷却手段を用いず加熱室の温度制御が可能で、加熱室の加熱量を低減することができるリフロー炉を提供することができ、産業上の利用可能性が大きい。

図１は、リフロー炉の全体側面図である。図２（Ａ）は図１の横断面図、図２（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図である。図３はこの発明の雰囲気浄化装置の１つの態様を説明する図である。図４はこの発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図５は、この発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図６は、この発明の雰囲気浄化装置を加熱室の上部に外付けで備えた、リフロー炉の部分を示す図である。図７はこの発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図８は、触媒通過前後の雰囲気ガス温度と酸素濃度との相関関係を示すグラフである。図９は雰囲気浄化装置の酸素濃度と炉内酸素濃度の変化を示すグラフである。図１０は、この発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図１１は、この発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図１２は、この発明の雰囲気浄化装置の他の１つの態様を説明する図である。図１３は従来の回収装置を示す断面図である。

符号の説明

１リフロー炉
３回路基板
５入口搬送部
７出口搬送部
９加熱室
１１冷却室
１３チェーンコンベア
１５加熱室
１７上構造体
１９下部構造体
２１脚部
２３車輪
２５加熱室を形成する凹部
２７シリンダ
２９回動軸
３１ガイドレール
３３駆動スプロケット機構
３５支持突起３５
３７熱風ファンモータ
３９ファン
４０ヒーター
４１雰囲気ガス
４３外装板
４５仕切り板
４７吸い込み窓
４９外側の外周
５１メッシュ体
５３フラックス回収装置
５５往路
５７復路
５９隔壁
６０雰囲気浄化装置
６１取出口
６２戻口
６３加熱手段
６４酸化触媒
６５触媒温度調整用のヒータ
６６温度計
６７隔壁
６８温度計
６９空気供給路
７０酸素濃度計
８０フィルタ

Claims

電子部品を搭載した回路基板を搬送する搬送手段と、
搬送が内部で行われ雰囲気ガスを介して前記回路基板が加熱されて半田付けを行う加熱室と、
前記半田付け中に気化したフラックス成分を含む前記雰囲気ガスの一部を取り出す手段と、取り出した雰囲気ガスを所望の温度まで加熱する手段と、加熱した雰囲気ガスに含まれるフラックス成分を燃焼させる酸化触媒と、燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度を制御する手段と、燃焼処理後の酸素濃度が制御された高温ガスを前記加熱室に戻す手段とを有する雰囲気浄化装置とを備えたリフロー炉。
前記雰囲気浄化装置における前記燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度を制御する手段は、酸素供給手段、酸素消費量検知手段、および、加熱室内の酸素濃度と検知された酸素消費量から酸素供給量を求める手段を備え、求められた酸素供給量に従って酸素を供給して、前記燃焼処理後の高温ガスの酸素濃度が加熱室内の酸素濃度と同一になるように制御する、請求項１に記載のリフロー炉。
前記加熱室内の酸素濃度を測定する手段を更に備えており、前記酸素供給量を求める手段は、前記加熱室内の酸素濃度設定値と酸素濃度測定値の差分と前記検知された酸素消費量から酸素供給量を求める、請求項２に記載のリフロー炉。
前記酸素供給量を求める手段は、加熱室内の酸素濃度設定値と前記酸素消費量検知手段によって測定された酸素濃度測定値との差分から酸素供給量を求める、請求項２に記載のリフロー炉。
前記酸素供給量を求める手段は、加熱室内の二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度測定値と前記酸素消費量検知手段によって測定された二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度測定値との差分から酸素供給量を求める、請求項２に記載のリフロー炉。
前記酸素供給量を求める手段は、加熱室内の酸素濃度設定値と、前記酸素消費量検知手段によって測定された前記酸化触媒通過前後の雰囲気温度差分によって求められた酸素濃度との差分から酸素供給量を求める、請求項２に記載のリフロー炉。
前記雰囲気浄化装置が、前記雰囲気ガスの一部を取り出す取出口と、前記高温ガスを戻す戻口とを備え、前記取出口から前記戻口へと循環する循環経路を備えている、請求項１から６の何れか１項に記載のリフロー炉。
前記酸素供給手段および前記酸素消費量検知手段が前記循環経路の前記戻口近傍に設けられ、前記酸素供給手段の酸素供給路が酸素消費量検知手段の上流側に設置されている、請求項７に記載のリフロー炉。
前記酸素供給手段が前記循環経路の前記取出口近傍に設けられ、前記酸素消費量検知手段が前記循環経路の前記戻口近傍に設けられている、請求項７に記載のリフロー炉。
前記酸素供給手段が前記循環経路の前記取出口近傍に設けられている、請求項７に記載のリフロー炉。
前記取出口および前記戻口が複数の加熱ゾーンの少なくとも１つに設けられている、請求項７から１０の何れか１項に記載のリフロー炉。
前記雰囲気浄化装置が、前記搬送手段を内部に備えた加熱室からなるリフロー炉本体に外付けされている、請求項１から１１の何れか１項に記載のリフロー炉。
前記雰囲気ガスの一部を取り出す手段が、取り出す前記雰囲気ガスの流量制御手段を備えている、請求項１から１２の何れか１項に記載のリフロー炉。